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1、高中物理 第一章《第4節(jié) 電勢能和電勢》課時精練 新人教版選修3-1
知識點
基礎(chǔ)
中檔
稍難
功能關(guān)系
1、5
等勢面應(yīng)用
2
8
電場力做功
3、4
9、12
電勢
11
6、10
電場線特點
7
1. (多選)帶電小球在從A點運動到B點的過程中,重力做功為3 J,電場力做功為1 J,克服空氣阻力做功為0.5 J,則在A點的( )
A.重力勢能比B點大3 J
B.電勢能比B點小1 J
C.動能比B點小3.5 J
D.機械能比B點小0.5 J
答案:ACD
解析:帶電小球在從A點運動到
2、B點的過程中,重力做功為3 J,說明重力勢能減小3 J,選項A正確.電場力做功1 J,說明電勢能減小1 J,選項B錯誤.由動能定理可知動能的變化量等于合外力所做的功,即動能的變化量為3.5 J,選項C正確.機械能的變化量等于除重力之外的力所做的功,即機械能變化量為0.5 J,選項D正確.
2. [xx·湖北黃岡中學(xué)高二期中](多選)如圖所示,實線是某電場中的一條電場線,虛線是該電場中的兩條等勢線,由圖可以得出的正確結(jié)論是( )
A.M點的電勢一定高于N點的電勢
B.M點的場強一定大于N點的場強
C.由M點向N點移動電荷時,電勢能的改變量與零電勢的選取無關(guān)
D.某電荷在M點或N點
3、具有的電勢能與零電勢的選取無關(guān)
答案:ABC
解析:可畫出電場線,可知EM>EN,沿電場線方向φM>φN,故A、B正確,C項,電勢能是相對的,但電勢能增量是絕對的,故C正確,D項,由電勢能Ep=q·φ知電勢能與電勢有關(guān),而電勢的高低與零電勢點的選取有關(guān),所以D錯誤.
3. 若帶正電的小球只受電場力的作用,則它在任意一段時間內(nèi)( )
A.一定沿著電場線由高電勢向低電勢運動
B.一定沿著電場線由低電勢向高電勢運動
C.不一定沿電場線運動,但一定由高電勢向低電勢運動
D.不一定沿電場線運動,也不一定由高電勢向低電勢運動
答案:D
解析:由于小球的初速度無法確定,所以小球可能沿
4、電場線方向做加速運動,也可能逆著電場線的方向做減速運動,還可能做曲線運動,其運動方向無法確定,選項D正確.
4. 如圖所示,電場中a、b、c三點,ab=bc,則把點電荷+q從a點經(jīng)b點移到c點的過程中,電場力做功的大小關(guān)系有( )
A.Wab>W(wǎng)bc B.Wab=Wbc
C.Wab<Wbc D.無法比較
答案:C
解析:由電場線的疏密可知,a點的場強最小,c點的場強最大,位移相同時,電荷在bc段受到的平均電場力大,所以有Wab<Wbc,故C正確.
5. (多選)質(zhì)量為m的帶電小球射入勻強電場后,以方向豎直向上、大小為2g的加速度向下運動,在小球下落h的過程中( )
5、
A.小球的重力勢能減少了2mgh
B.小球的動能減少了2mgh
C.電場力做負功2mgh
D.小球的電勢能增加了3mgh
答案:BD
解析:
選項
透析過程
結(jié)論
A
由WG=-ΔEp,重力勢能減少了mgh
×
B
由動能定理W總=ΔEk,動能減少了2mgh
√
C
由受力分析F電=3mg,方向向上,W電=-3mgh
×
D
由電場力做功-3mgh,電勢能增加3mgh
√
6. (多選)如圖甲是某電場中的一條電場線,A、B是這條電場線上的兩點,若將一負電荷從A點自由釋放,負電荷沿電場線從A到B運動過程中的速度圖象如圖乙所示,比較A、B
6、兩點電勢的高低和電場強度大小可知( )
A.φA>φB B.φA<φB
C.EA>EB D.EA<EB
答案:BC
解析:由v-t圖象可知,v變大,a變小,則:電場力方向向右,且為負電荷,故電場線由B→A,EA>EB,故B、C正確.
7. [xx·湛江高二檢測]某靜電場的電場線分布如圖所示,圖中P、Q兩點的電場強度的大小分別為EP和EQ,電勢分別為φP和φQ,則( )
A.EP<EQ,φP<φQ B.EP>EQ,φP<φQ
C.EP<EQ,φP>φQ D.EP>EQ,φP>φQ
答案:D
解析:電場線的疏密程度對應(yīng)電場強弱,所以EP>EQ.沿電場線
7、的方向電勢降低,所以φP>φQ,D項正確.
8. (多選)位于A、B處的兩個帶有不等量負電的點電荷在平面內(nèi)電勢分布如圖所示,圖中實線表示等勢線,則( )
A.a(chǎn)點和b點的電場強度相同
B.正電荷從c點移到d點,電場力做正功
C.負電荷從a點移到c點,電場力做正功
D.正電荷從e點沿圖中虛線移到f點,電勢能先減小后增大
答案:CD
解析:a、b兩點場強方向不同,A錯.c點電勢低于d點,正電荷從c點移到d點,即正電荷向高電勢處移動、電場力做負功,B錯.a(chǎn)點電勢低于c點,從a到c,把負電荷向高電勢處移動,電場力做正功,C對.從e到f,電勢先變低后變高,故沿此方向移動正電荷,電場力
8、先做正功,后做負功,電勢能先減小后增大,D對.
9. [xx·泉州高二檢測]某帶電粒子僅在電場力作用下由A點運動到B點,電場線、粒子在A點的初速度方向及運動軌跡如圖所示,可以判定( )
A.粒子在A點的加速度大于它在B點的加速度
B.粒子在A點的動能小于它在B點的動能
C.粒子在A點的電勢能小于它在B點的電勢能
D.電場中A點的電勢低于B點的電勢
答案:B
解析:由電場線的疏密可知電場強度EB>EA,所以粒子的加速度aB>aA;由定性畫出的等勢面(如圖中虛線所示),并根據(jù)沿電場線方向電勢降低,可知電勢φA>φB;由粒子運動軌跡的彎曲趨向可知電場力做正功,所以動能、電勢能
9、的變化情況為EkB>EkA,EpB
10、W=1.2×10-4 J,那么:
(1)q在A點的電勢能和A點的電勢各是多少?
(2)q在未移入電場前A點的電勢是多少?
答案:(1)1.2×10-4 J 1.2×104 V (2)1.2×104 V
解析:(1)電場力做負功,電勢能增加,無窮遠處的電勢為零,電荷在無窮遠處的電勢能也為零,電勢能的變化量等于電場力做的功,即W∞A=Ep∞-EpA=0-EpA.
所以EpA=-W∞A=W=1.2×10-4 J,φA== V=1.2×104 V.
(2)A點的電勢是由電場本身決定的,跟A點是否有電荷存在無關(guān),所以q在移入電場前,A點的電勢仍為1.2×104 V.
12. 如圖所示,在豎
11、直平面內(nèi),光滑絕緣直桿AC與半徑為R的圓周交于B、C兩點,在圓心處有一固定的正點電荷,B點為AC的中點,C點位于圓周的最低點.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為-q、套在桿上的帶負電小球(可視為質(zhì)點)從A點由靜止開始沿桿下滑.已知重力加速度為g,A點距過C點的水平面的豎直高度為3R,小球滑到B點時的速度大小為2.求:
(1)小球滑至C點時的速度大??;
(2)若以C點作為參考點(零電勢點),試確定A點的電勢.
答案:(1)vC= (2)
解析:(1)因為B、C兩點電勢相等,故小球從B到C的過程中電場力做的總功為零,由幾何關(guān)系可得BC的豎直高度hBC=,根據(jù)動能定理有mg×=-,解得vC=.
(2)小球從A到C,重力和電場力均做正功,所以由動能定理有mg×3R+W電=mv,得W電=mgR,電場力做正功,電勢能減小.又因為C點為零電勢點,所以電荷-q在A點有電勢能EpA=mgR,有φA==-.